An Aluminum Ate Base:  Its Design, Structure, Function, and Reaction Mechanism

Abstract

An aluminum ate base, i-Bu(3)Al(TMP)Li, has been designed and developed for regio- and chemoselective direct generation of functionalized aromatic aluminum compounds. Direct alumination followed by electrophilic trapping with I(2), Cu/Pd-catalyzed C-C bond formation, or direct oxidation with molecular O(2) proved to be a powerful tool for the preparation of 1,2- or 1,2,3-multisubstituted aromatic compounds. This deprotonative alumination using i-Bu3Al(TMP)Li was found to be effective in aliphatic chemistry as well, enabling regio- and chemoselective addition of functionalized allylic ethers and carbamates to aliphatic and aromatic aldehydes. A combined multinuclear NMR spectroscopy, X-ray crystallography, and theoretical study showed that the aluminum ate base is a Li/Al bimetallic complex bridged by the nitrogen atom of TMP and the alpha-carbon of an i-Bu ligand and that the Li exclusively serves as a recognition point for electronegative functional groups or coordinative solvents. The mechanism of directed ortho alumination reaction of functionalized aromatic compounds has been studied by NMR and in situ FT-IR spectroscopy, X-ray analysis, and DFT calculation. It has been found that the reaction proceeds with facile formation of an initial adduct of the base and aromatic, followed by deprotonative formation of the functionalized aromatic aluminum compound. Deprotonation by the TMP ligand rather than the isobutyl ligand was suggested and reasoned by means of spectroscopic and theoretical study. The remarkable regioselectivity of the ortho alumination reaction was explained by a coordinative approximation effect between the functional groups and the counter Li(+) ion, enabling stable initial complex formation and creation of a less strained transition state structure.

Green and Sustainable Chemical Synthesis Using Flow Microreactors

“…[36] Organometallic compounds that bear a cyano group are also very important because the activating effect of the cyano group, such as the ortho-directing effect, and its transformation into various other functional groups are advantageous from a synthetic point of view. [37] Although the carbon atom attached to the Li center behaves as nucleophile that reacts rapidly with a cyano group, the use of a flow microreactor system enables organolithium reactions without protecting the cyano group [Equation (2)]. [38] Notably, epoxides can be used in organolithium reactions, although they react with organolithium reagents very rapidly in batch macroreactions and very low temperatures are required for avoiding such reactions.…”

Regio‐ und chemoselektive Metallierung von Arenen und Heteroarenen mit gehinderten Metallamidbasen

“…Dagegen entwickelten Uchiyama und Mitarbeiter die hoch chemoselektive Lithium-Aluminatbase iBu 3 Al(TMP)Li (92). [92,124,125] Dieses Reagens wirkt hoch regioselektiv und ist mit vielfäl-tigen funktionellen Gruppen, z. B. Ester-oder Cyangruppen, verträglich.…”

“…Die Iodolyse lieferte 4-Chlor-1,3-diiodbenzol in quantitativer Ausbeute (Schema 20). [124] In gleicher Weise lieferte die Aluminierung des Benzamidderivats 94 mit 92 (2.2 ¾quiv., À78 8C, 2 h) das entsprechende Aluminiumreagens 95. Eine Cycloaddition mit dem Isobenzofuran 90 führt zum Addukt 96 in 99 % Ausbeute.…”

“…So liefert die Reaktion von (S)-Nicotin (394) mit BF 3 ·OEt 2 , gefolgt von der Zugabe von TMPMgCl·LiCl (2) bei 0 8C nach 19 h selektiv das 6-metallierte Nicotin 395, [239,240] das nach einer Kupfer(I)-katalysierten Allylierung mit 3-Bromcyclohexen das gewünschte Substitutionsprodukt 396 in 92 % Ausbeute ergibt (Schema 68). [238] Interessanterweise kçnnen Moleküle mit komplexeren Strukturen, wie Chinin (397), [241] [124,242] Folglich reagiert Anisol mit TMP 3 Al·3 LiCl (404) bei 25 8C innerhalb von 11 h zu dem entsprechenden Aluminiumreagens 406, dessen Kupfer(I)-vermittelte Acylierung das Benzophenonderivat 407 in 74 % Ausbeute erzeugt. [242] Cyclische Ether verhalten sich ähnlich: Das Benzo [1,3]dioxol (408) wird leicht durch 405 in das intermediäre Aluminiumreagens 409 umgewandelt, das nach einer Transmetallierung mit ZnCl 2 und einer Pd 0 -katalysierten Arylierung das erwartete Biphenylderivat 410 liefert (Schema 70).…”

Solvensgetrennte Ionenpaare und Kontaktionenpaare des Trimethylzinkat‐Stammsystems

“…Ein weiterer Aspekt ist die Zinkierung substituierter Arene unter milden Bedingungen, an denen die üblichen Organolithiumverbindungen aufgrund ihrer Unverträglichkeit mit vielen funktionellen Gruppen scheitern. [6] Diese Vorteile von 'atKomplexen gegenüber ihren Monometallverbindungen werden synergistischen Effekten zugeschrieben. Schlenk und Holtz haben in ihrer bahnbrechenden Veröffentlichung über alkalimetallorganische Verbindungen bereits 1917 [7] die Reaktion von Diethylzink und Lithium oder Natrium ausgearbeitet, hierbei entstanden jedoch einzig Zink und eine Alkalimetall-Ethylzink-Verbindung, d. h., es trat keine Transmetallierung auf.…”